WO2014010049A1

WO2014010049A1 - 盗電検査装置及び方法、コンピュータプログラム並びに記録媒体

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Publication number: WO2014010049A1
Application number: PCT/JP2012/067737
Authority: WO
Inventors: 俵木　祐二
Original assignee: パイオニア株式会社
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-16
Also published as: JP5904517B2; US20150115734A1; JPWO2014010049A1; US9927468B2

Abstract

　盗電検査装置（１００）は、盗電検査が開始される際に、受電装置（２０）の受電部（２３）と受電制御回路（２２）との間の第３スイッチ部（ＳＷ３）を開放し、該第３スイッチ部が開放された後に、送電装置（１０）の送電部（１３）と電力供給部（１１）との間の第１スイッチ部（ＳＷ１）を開放し、該第１スイッチ部が開放された後に、送電装置の送電部を短絡する第２スイッチ部（ＳＷ２）を閉鎖する制御手段（１２０）と、盗電検査時に、送電装置において送電部の電流を検出する第１電流検出手段（１４）により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段（１０１）と、を備える。

Description

盗電検査装置及び方法、コンピュータプログラム並びに記録媒体

　本発明は、非接触により電力を授受可能な電力伝送システムにおける盗電の有無を検出する盗電検査装置及び方法、コンピュータプログラム並びに記録媒体の技術分野に関する。

　この種の装置として、例えば、コイルによって構成され、送電部の周囲に形成される振動磁場を検知する検知部を備え、該検知部により検知された振動磁場の状態に基づいて盗電されているか否かを判定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第４６６５９９１号

　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、盗電に起因して振動磁場が変化する可能性はあるが、判定基準の設定が困難になる可能性があるという技術的問題点がある。

　本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、盗電の有無を比較的容易に検出することができる盗電検査装置及び方法、コンピュータプログラム並びに記録媒体を提供することを課題とする。

　但し、本発明では、電力の送受電にＬＣＲ共振回路による磁界共鳴方式を用いる装置を対象としている。また、盗電する際には大きな効率を得ようとすることが想定されるので、本発明では、盗電機器についてもＬＣＲ共振回路による磁界共鳴方式で盗電を行う機器を想定している。

　本発明の盗電検査装置は、上記課題を解決するために、（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおける盗電検査装置であって、前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を夫々制御する制御手段を備え、前記制御手段は、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御した後に、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御し、その後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御し、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段を更に備える。

　本発明の盗電検査方法は、上記課題を解決するために、（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおける盗電検査方法であって、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御する第１工程と、前記第１工程の後、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する第２工程と、前記第２工程の後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御する第３工程と、前記第３工程の後、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する第４工程と、を備える。

　本発明のコンピュータプログラムは、上記課題を解決するために、（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおけるコンピュータを、前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を夫々制御する制御手段であって、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御した後に、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御し、その後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御する制御手段と、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段と、として機能させる。

　本発明の記録媒体は、上記課題を解決するために、上述した本発明のコンピュータプログラムを格納する。

　本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施例に係る無線電力伝送システムの概略構成を示す概念図である。（ａ）盗電が無い場合の送電アンテナを流れる電流の時間変動の一例と、（ｂ）盗電が有る場合の送電アンテナを流れる電流の時間変動の一例とである。実施例に係る盗電検知部内の判定回路を示すブロック図である。送電アンテナを流れる電流と、該電流に応じた積分回路の出力との時間変動の一例である。実施例に係る盗電検知部内のスイッチ制御回路を示すブロック図である。実施例に係る盗電検知部内のスイッチ制御回路に係る入出力信号の一例を示す図である。スイッチ開放時のアンテナに係る電流及び電圧各々の時間変動の一例である。スイッチ開放時のアンテナに係る電流及び電圧各々の時間変動の他の例である。

　本発明の盗電検査装置等に係る実施形態について説明する。

　（盗電検査装置の実施形態）
　実施形態に係る盗電検査装置は、（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおける盗電検査装置であって、前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を夫々制御する制御手段を備え、前記制御手段は、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御した後に、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御し、その後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御し、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段を更に備える。

　電力伝送システムは、送電装置と受電装置とを備えて構成されている。該送電装置及び受電装置は、磁界共鳴方式により非接触で電力授受を行う。

　送電装置は、二つの端子を有する送電部と、該送電部に交流電力を供給する電力供給部と、送電部の二つの端子のうち一方の端子と電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、送電部の二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備えて構成されている。

　受電装置は、受電部と、受電制御回路と、受電部及び受電制御回路間に配置された第３スイッチ部と、受電部及び受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備えて構成されている。

　盗電検査装置は、送電装置の第１スイッチ部及び第２スイッチ部と、受電装置の第３スイッチ部とを夫々制御する制御手段と、盗電検査時に、送電装置の第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段と、を備えて構成されている。

　制御手段は、盗電検査が開始される際に、先ず、受電装置の第３スイッチ部が開放されるように、該第３スイッチ部を制御する。次に、制御手段は、送電装置の第１スイッチ部が開放されるように、該第１スイッチ部を制御する。この結果、電力供給部からの送電部への電力供給が中止される。制御手段は、次に、第２スイッチ部が閉鎖されるように（即ち、送電部の二つの端子が短絡されるように）該第２スイッチ部を制御する。

　ここで、送電部は、インダクタ要素、キャパシタ要素及び電気抵抗を有している。このため、送電部の二つの端子が第２スイッチ部により短絡されることによって、送電部及び第２スイッチ部によりＬＣＲ共振回路が形成されることとなる。すると、送電部における振動電流は次第に減衰することとなる。

　磁界共鳴方式を用いた電力伝送では以下の事項が成立する。即ち、第３スイッチ部が開放された場合、電気的には、送電装置の周囲には受電部が存在しないこととなる。このため、盗電されていなければ、送電部に蓄えられたエネルギーは送電部のみで消費される。従って、送電部における振動電流は、該送電部に係るＱ値と共振周波数に応じて指数関数的に単純に減衰する。他方で、盗電されていると、送電部に蓄えられたエネルギーが盗電を行っている機器により過剰に消費されるため、送電部における振動電流は、盗電されていない場合よりも早く減衰し、且つ減衰の包絡線も異なった変化をすることとなる。

　ここで、送電部のＱ値と共振周波数とは設計時に確定されているので、盗電されていない場合の盗電検査時に検出される電流の変化（時定数）は既知である。従って、第１電流検出手段により検出された電流の変化を参照すれば、比較的容易にして盗電されているか否かを判定することができる。

　そこで本実施形態では、例えばメモリ、プロセッサ、コンパレータ等を備えてなる判定手段により、盗電検査時に、送電装置の第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かが判定される。この結果、比較的容易にして盗電有無を検知することができる。特に、上述した特許文献１に記載された技術とは異なり、盗電検知用のコイルを、送電部とは別に設ける必要がないので、例えば製造コストの増加等を防止することができる。

　実施形態に係る盗電検査装置の一態様では、前記制御手段は、前記盗電検査が開始される際に、前記第２電流検出手段により検出された電流がゼロとみなすことのできる値となるタイミングで、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御し、前記盗電検査が開始される際、且つ前記第３スイッチ部が開放された後に、前記第１電流検出手段により検出された電流がゼロとみなすことのできる値となるタイミングで、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する。

　この態様によれば、第１スイッチ及び第３スイッチ各々の開放時に、送電装置又は受電装置に過大な電圧がかかることを防止することができ、実用上非常に有利である。

　実施形態に係る盗電検査装置の他の態様では、前記制御手段は、前記盗電検査の終了時に、前記第２スイッチ部が開放されるように前記第２スイッチ部を制御した後に、前記第３スイッチ部が閉鎖されるように前記第３スイッチ部を制御し、その後、前記第１スイッチ部が閉鎖されるように前記第１スイッチ部を制御する。

　この態様によれば、盗電検査の後、送電装置の送電部及び受電装置の受電部間における電力伝送を適切に再開することができる。

　実施形態に係る盗電検査装置の他の態様では、前記判定手段は、前記第２スイッチ部が閉鎖された後の所定期間における前記第１電流検出手段により検出された電流に係る減衰の時定数に基づいて、盗電されているか否かを判定する。

　この態様によれば、盗電されているか否かを容易に判定することができる。これは、盗電されていない場合における電流減衰の時定数が、設計時に確定している送電部のＱ値と共振周波数とから正確に予測可能である（即ち、既知である）からである。

　実施形態に係る盗電検査装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する前に、前記送電部に供給される交流電力を低下するように、前記電力供給部を制御する。

　この態様によれば、第３スイッチ部を閉鎖した場合に、送電部に大電流が流れることを防止することができ、実用上非常に有利である。

　（盗電検査方法の実施形態）
　実施形態に係る盗電検査方法は、（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおける盗電検査方法であって、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御する第１工程と、前記第１工程の後、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する第２工程と、前記第２工程の後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御する第３工程と、前記第３工程の後、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する第４工程と、を備える。

　実施形態に係る盗電検査方法によれば、上述した実施形態に係る盗電検査装置と同様に、比較的容易にして盗電有無を検知することができる。

　尚、実施形態に係る盗電検査方法も、上述した実施形態に係る盗電検査装置の各種態様と同様の各種態様を採ることができる。

　（コンピュータプログラムの実施形態）
　実施形態に係るコンピュータプログラムは、（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおけるコンピュータを、前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を夫々制御する制御手段であって、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御した後に、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御し、その後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御する制御手段と、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段と、として機能させる。

　実施形態に係るコンピュータプログラムによれば、当該コンピュータプログラムを格納するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（ＤＶＤ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体から、当該コンピュータプログラムを、コンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータプログラムを、通信手段を介してダウンロードさせた後に実行させれば、上述した実施形態に係る盗電検査装置を比較的容易にして実現できる。これにより、上述した実施形態に係る盗電検査置と同様に、比較的容易にして盗電有無を検知することができる。

　以下、本発明の盗電検査装置に係る実施例について、図面に基づいて説明する。

　実施例に係る無線電力伝送システムについて、図１を参照して説明する。図１は、実施例に係る無線電力伝送システムの概略構成を示す概念図である。

　図１において、無線電力伝送システムは、送電装置１０と受電装置２０とを備えて構成されている。当該無線電力伝送システムでは、磁界共鳴方式により、送電装置１０及び受電装置２０間において、非接触で電力の授受が行われる。

　送電装置１０は、交流電源１１、送電制御部１２、送電アンテナ１３及び電流検出器１４を備えて構成されている。送電アンテナ１３は、インダクタンスＬ１のコイル、キャパシタンスＣ１のキャパシタ、レジスタンスＲ１の抵抗を有した直列共振回路である。

　図１において送電アンテナ１３の表記は等価回路表現である。実際の送電アンテナが、キャパシタ及び抵抗のいずれかを実体として有しない場合（例えばキャパシタンスＣ１が寄生容量である場合）も、本実施例に係る送電アンテナ１３に包含される。また、実際の使用周波数に対応する送電アンテナ１３の周波数特性は、図１に示した等価回路に厳密に一致しなくとも、近似的に等価であればよい。

　送電装置１０は、送電アンテナ１３の端子Ｐ１と送電制御部１２との間に配置されたスイッチＳＷ１と、送電アンテナ１３の端子Ｐ１及びＰ２間を短絡可能なスイッチＳＷ２と、を更に備える。尚、送電装置１０から受電装置２０へ電力が供給される際には、スイッチＳＷ１は閉鎖（即ち、ＯＮ）され、スイッチＳＷ２は開放（即ち、ＯＦＦ）される。

　受電装置２０は、例えばバッテリ等の負荷２１、受電制御部２２、受電アンテナ２３及び電流検出器２４を備えて構成されている。受電アンテナ２３は、インダクタンスＬ２のコイル、キャパシタンスＣ２のキャパシタ、レジスタンスＲ２の抵抗を有した直列共振回路である。

　図１において、受電アンテナ２３の表記も、上記送電アンテナ１３と同様に等価回路表現である。受電アンテナについても、キャパシタ及び抵抗のいずれかを実体として有しない場合も、本実施例に係る受電アンテナ２３に包含される。また、実際の使用周波数に対応する受電アンテナ２３の周波数特性は、図１に示す等価回路に厳密に一致しなくとも、近似的に等価であればよい。

　受電装置２０は、受電アンテナ２３と受電制御部２２との間に配置されたスイッチＳＷ３を更に備える。尚、送電装置１０から受電装置２０へ電力が供給される際には、スイッチＳＷ３は閉鎖（即ち、ＯＮ）される。

　盗電機器２００の詳細な構成についての図示は省略したが、該盗電機器２００は、受電装置２０と同等の構成を有している。盗電機器２００の主な構成要素は、盗電負荷及び盗電アンテナである。図１において、盗電アンテナは、インダクタンスＬsのコイル、キャパシタンスＣｓのキャパシタ、レジスタンスＲｓの抵抗を有しする等価回路として示されている。

　尚、本実施例では、送電アンテナ１３、受電アンテナ２３及び盗電アンテナ各々の回路構成は、共通の共振周波数で直列共振となるＬＣＲ共振回路と等価であるとする。

　（盗電検査）
　盗電検査装置１００は盗電検知部１０１を備えて構成されている。尚、盗電検査装置１００（盗電検知部１０１）は、送電装置１０に搭載されていてもよいし、受電装置２０に搭載されていてもよいし、或いは、送電装置１０及び受電装置２０とは別個の装置であってもよい。

　また、盗電検査装置１００（盗電検知部１０１）の機能の一部が送電装置１０に搭載されており、該盗電検査装置１００（盗電検知部１０１）の機能の他の部分が受電装置２０に搭載されていてもよい。この場合、送電装置１０に搭載された盗電検査装置１００の一部は、スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ制御信号を、受電装置２０に搭載された盗電検査装置１００の他の部分に送信する。他方、受電装置２０に搭載された盗電検査装置１００の他の部分は、スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ情報を、送電装置１０に搭載された盗電検査装置１００の一部に送信する。

　盗電検知部１０１は、盗電検査を開始するにあたり、先ず、受電装置２０に対し、スイッチＳＷ３の開放を要求する信号を送信する。盗電検知部１０１は、スイッチＳＷ３の開放を示す信号を受信した後に（即ち、スイッチＳＷ３が開放された後に）、送電装置１０に対し、スイッチＳＷ１の開放を要求する信号を送信する。盗電検知部１０１は、スイッチＳＷ１の開放を示す信号を受信した後に（即ち、スイッチＳＷ１が開放された後に）、送電装置１０に対し、スイッチＳＷ２の閉鎖を要求する信号を送信する。

　この結果、スイッチＳＷ１及びＳＷ３が開放され、スイッチＳＷ２が閉鎖されることとなる。ここで特に、盗電検知部１０１は、スイッチＳＷ１の開放を要求する信号を送信する前に、送電装置１０に対し、送電アンテナ１３に供給される交流電力の低下を要求する信号を送信する。これにより、スイッチＳＷ２により送電アンテナ１３が短絡された後に、該送電アンテナ１３に大電流が流れることを防止することができる。

　さて、受電装置２０のスイッチＳＷ３が開放（即ち、ＯＦＦ）されると、受電アンテナ２３が開放され、該受電アンテナ２３内の電流がゼロとなる。受電装置２０のスイッチＳＷ３が開放された状態は、送電装置１０にとっては、受電アンテナ２３が取り払われた状態と同じである。加えて、送電装置１０のスイッチＳＷ１が開放されると共に、スイッチＳＷ２が閉鎖されることにより、送電アンテナ１３内の電流はレジスタンスＲ１等によって時間と共に減衰することになる。

　盗電検知部１０１は、送電アンテナ１３内の電流が時間と共に減衰する現象を利用して、電流検出器１４により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する。盗電されていると判定された場合、盗電検知部１０１は、例えば警報を鳴らしたり、電力伝送を中止するように送電装置１０を制御したりしてよい。

　他方、盗電されていないと判定された場合、盗電検知部１０１は、先ず、送電装置１０に対し、スイッチＳＷ２の開放を要求する信号を送信する。盗電検知部１０１は、スイッチＳＷ２の開放を示す信号を受信した後に（即ち、スイッチＳＷ２が開放された後に）、受電装置２０に対し、スイッチＳＷ３の閉鎖を要求する信号を送信する。盗電検知部１０１は、スイッチＳＷ３の閉鎖を示す信号を受信した後に（即ち、スイッチＳＷ３が閉鎖された後に）、送電装置１０に対し、スイッチＳＷ１の閉鎖を要求する信号を送信する。

　この結果、スイッチＳＷ１及びＳＷ３が閉鎖され、スイッチＳＷ２が開放されることとなる。スイッチＳＷ１が閉鎖された後、送電アンテナ１３に所定の電力が供給されることにより、送電装置１０から受電装置２０への電力供給が再開される。

　（盗電判定処理）
　次に、上述のように構成された盗電検知部１０１が実施する盗電判定処理について、図２乃至図４を参照して説明を加える。

　先ず、送電アンテナ１３を流れる電流変化の理論的な説明を図２を参照して行う。図２は、（ａ）盗電が無い場合の送電アンテナ１３を流れる電流の時間変動の一例と、（ｂ）盗電が有る場合の送電アンテナを流れる電流の時間変動の一例とである。尚、以下の説明は、磁界共鳴方式を用いた電力伝送システムであり、且つ、送電アンテナ１３、受電アンテナ２３及び盗電アンテナ各々の共振周波数が共通の値ω_０である場合に成り立つ。

　盗電検査時には、電気的には、受電アンテナ２３が取り払われた状態であるので、盗電が無ければ、送電アンテナ１３に蓄えられたエネルギーは該送電アンテナ１３内のレジスタンスＲ１のみで消費される。理論計算によれば、送電アンテナ１３における振動電流の時間変化Ｉ＿ｏｒｇ（ｔ）は、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
となる。ここで、Ｉ０は盗電検査開始時点での送電アンテナ１３における振動電流の波高値、ω_０は送電アンテナ１３の共振周波数、Ｑは送電アンテナ１３のＱ値（ω_０＊Ｌ１／Ｒ１に等しい）、τ０は式（１）で定まる時定数である。尚、共振周波数成分の初期位相項は明示していない。

　つまり、送電アンテナ１３における振動電流は、該送電アンテナ１３に係るＱ値と共振周波数ω_０に応じて指数関数的に単純に減衰する。式（１）を図示したものが図２（ａ）である。

　盗電されている場合には、送電アンテナ１３に蓄えられたエネルギーが盗電を行っている機器（即ち、盗電機器２００）により過剰に消費される。盗電アンテナも送電アンテナ１３と同じ共振周波数ω_０を有するという前提であるので、理論計算によれば、送電アンテナ１３における振動電流の時間変化Ｉ＿ｓｔｅａｌ（ｔ）は、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
となる。ここで、Ｉ１は盗電検査開始時点での送電アンテナ１３における振動電流の波高値、ω_０は送電アンテナ１３及び盗電アンテナ各々の共振周波数、ｋは送電アンテナ１３及び盗電アンテナ間の結合係数、Φは盗電検査開始時点の状態で定まる初期位相、τ１は送電アンテナ及び盗電アンテナの状態で定まる時定数である。尚、共振周波数成分の初期位相項は明示していない。式（２）を図示したものが図２（ｂ）である。

　上記式（１）及び式（２）における、電流減衰の時定数τ０及びτ１を比較すると、τ０＞τ１である。つまり、盗電されている場合の送電アンテナ１３における振動電流は、盗電されていない場合よりも早く減衰し、且つ包絡線も異なった変化をすることとなる。

　図２（又は、式（１）及び式（２））から明らかなように、盗電の有無により、盗電検査区間（図２参照）での送電アンテナ１３における振動電流の変化の様相は異なる。

　本願発明者は、送電アンテナ１３における電流の減衰によって盗電の有無を容易に判定可能なことに着目し、上記の電流減衰の時定数τ０又はτ１（以下、単に“時定数”と称する）を測定可能な回路を盗電検知部１０１に組み込んだ。

　次に、盗電検知部１０１に組み込まれた判定回路について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、実施例に係る盗電検知部１０１内の判定回路を示すブロック図である。図４は、送電アンテナを流れる電流と、該電流に応じた積分回路の出力との時間変動の一例である。

　図３において、本実施例に係る判定回路は、時定数を簡易に測定するために、ピークホールド回路１１１、２値化回路１１２、積分回路１１３及び２値化回路１１４を備えて構成されている。

　図４を参照して、判定回路の動作について説明する。尚、図４では省略したが、判定回路の積分回路１１３は検出区間開始時にリセットする。リセットは、例えば積分回路１１３がコンデンサを用いて構成されている場合には該コンデンサが放電されることにより実行される。

　ピークホールド回路１１１は、電流検出器１４により検出された電流（図４（ａ）参照）を示す信号に基づいて、図４（ｂ）に示すような電流の値が正の場合の包絡線に相当する電圧を示す信号を出力する。

　次に、２値化回路１１２は、所定の２値化レベルに応じて、ピークホールド回路１１１から出力された信号を２値化する。この所定の２値化レベルは、例えば検出区間開始時の電流値の１／５～１／１０程度に設定すればよい。

　盗電されている場合、送電アンテナ１３における電流が比較的急に減衰するので、図４（ｃ）に示すように、比較的早期に、２値化回路１１２の出力が“ゼロ”となる。つまり、２値化回路１１２からは、検出区間（図２参照）のほとんどの区間で“ゼロ”が出力される。他方で、盗電されていない場合、送電アンテナ１３における電流が比較的緩やかに減衰するので、２値化回路１１２の出力は、検出区間のほとんどの区間で“１”となる。

　積分回路１１３は２値化回路１１２の出力を積分するので、検出区間における積分回路１１３の出力（図４（ｄ）参照）は、盗電されている場合と盗電されてない場合とで、大きな違いが生じる。

　このため、積分回路１１３の出力が、適切な判定レベルを設定された２値化回路１１４に入力されると、盗電されている場合は、検出区間終了時点において、２値化回路１１４から“１”が出力されることはない。他方、盗電されていない場合は、検出区間終了時点で２値化回路１１４から“１”が出力されることとなる。

　従って、盗電検知部１０１は、検出区間終了時点において、２値化回路１１４から“１”が出力されなかったことを条件に、盗電されていると判定する。他方、盗電検知部１０１は、検出区間のいずれかの時点で２値化回路１１４から“１”が出力されたことを条件に、盗電されていないと判定する。

　このように、本実施形態の判定回路は、検出区間での電流の時定数を反映した積分回路１１３の出力を生成するので、非常に簡単な回路で電流の時定数を測定することが可能である。

　ここで、２値化回路１１４における判定レベルについて補足する。盗電されていない場合の送電アンテナ１３における電流の時定数は、設計時に確定している送電アンテナ１３のＱ値と共振周波数ω_０から正確に予測可能である。つまり、盗電されていない場合の積分回路１１３の出力値は容易に予測できる。従って、盗電の有無を判定するためには、判定レベルを、盗電されていない場合の積分回路１１３の出力値より小さい値として設定すればよい。

　本実施例における判定回路は容易に実現可能なものの一例であって、他の手法でも実現可能である。例えば、ピークホールド回路１１１の出力をＡＤ変換し、マイクロプロセッサで演算処理することにより、プログラムを用いて時定数を求め、該求められた時定数が盗電が無い場合より小であることによって盗電判定を行うことも可能である。更に、高度な信号処理を行うことにより、電流変化の形状の差により盗電判定を行うことも可能である。

　尚、検出区間は、送電アンテナ１３における共振周波数をω_０とした場合に、“２Ｑ／ω_０”以上とすることが望ましい。また、盗電検査は、例えば数分～数十分程度の間隔等で、周期的に、実施されることが望ましい。

　（スイッチ制御）
　次に、上述のように構成された盗電検知部１０１が実施するスイッチ制御について、図５乃至図８を参照して説明を加える。

　盗電検知部１０１には、送電装置１０のスイッチＳＷ１及びＳＷ２と、受電装置２０のスイッチＳＷ３とを夫々制御するためのスイッチ制御回路１２０（図５参照）が組み込まれている。スイッチ制御回路１２０の動作は以下に具体的に説明するが、本実施例では、スイッチＳＷ１及びＳＷ３の開放時に、送電装置１０及び受電装置２０各々にかかる電気的な負荷を可能な限り軽減することを目的としている。

　受電装置２０のスイッチＳＷ３が開放される場合、受電装置２０の電流検出器２４により検出された電流を示す信号が（図６最上段のグラフ参照）、スイッチ制御回路１２０のＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ：位相同期回路）（又はコンパレータ）により、２値化される（図６上から２段目のグラフ参照）。図６に示すように、ＰＬＬの出力信号は、アンテナ電流（ここでは、受電アンテナ２３の電流）がほぼゼロとなる時点で、立ち下がる又は立ち上がる。ＰＬＬの出力信号がクロック（ＣＬＫ）信号となるので、図６の上から４段目に示すように、受電アンテナ２３の電流がほぼゼロとなる時点で、スイッチＳＷ３を開放することができる。

　同様に、送電装置１０のスイッチＳＷ１が開放される場合、送電装置１０の電流検出器１４により検出された電流を示す信号が、スイッチ制御回路１２０のＰＬＬにより２値化される。そして、ＰＬＬの出力信号がクロック信号となるので、送電アンテナ１３の電流がほぼゼロとなる時点で、スイッチＳＷ１を開放することができる。

　尚、図６では、アンテナ電流のマイナスからプラスへの変化点を、スイッチＳＷ１及びＳＷ３を開放するタイミングとしているが、アンテナ電流のプラスからマイナスへの変化点を、スイッチＳＷ１及びＳＷ３を開放するタイミングとしてもよい。

　上述の如く、アンテナ電流がほぼゼロとなるタイミングでスイッチＳＷ１及びＳＷ３を開放することにより、図７に示すように、アンテナ電圧の変化を比較的抑制することができる。この結果、送電装置１０及び受電装置２０にかかる電気的な負荷を抑制しつつ、スイッチＳＷ１及びＳＷ３を開放することができる。

　仮に、アンテナ電流を考慮せずに、スイッチを開放してしまうと、例えば図８に示すように、スイッチが開放された時に、過大な電圧が発生してしまう。すると、スイッチの開放に起因して、送電装置１０及び／又は受電装置２０に不具合が生じる可能性があるという問題点がある。

　過大な電圧は、アンテナのインダクタンス成分によって発生する。つまり、スイッチ開放によりアンテナ電流が急激に０となるため、アンテナには電流変化の微分値とインダクタンス成分の積である過大な電圧が発生する。よって、過大な電圧を低減するには電流変化を可能な限り低下すべきである。

　そこで本実施例では、上述の如く、アンテナ電流がほぼゼロとなるタイミングでスイッチＳＷ１及びＳＷ３が開放されるので、上記問題点を回避することができる。

　実施例に係る「送電アンテナ１３」、「交流電源１１」、「電流検出器１４」、「受電アンテナ２３」、「受電制御部２２」、「電流検出器２４」、「盗電検知部１０１」及び「スイッチ制御回路１２０」は、夫々、本発明に係る「送電部」、「電力供給部」、「第１電流検出手段」、「受電部」、「受電制御回路」、「第２電流検出手段」、「判定手段」及び「制御手段」の一例である。実施例に係る「スイッチＳＷ１」、「スイッチＳＷ２」及び「スイッチＳＷ３」は、夫々、本発明に係る「第１スイッチ部」、「第２スイッチ部」及び「第３スイッチ部」の一例である。

　本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う盗電検査装置及び方法、コンピュータプログラム並びに記録媒体もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

　１０…送電装置、１１…交流電源、１２…送電制御部、１３…送電アンテナ、１４、２４…電流検出器、２０…受電装置、２１…負荷、２２…受電制御部、２３…受電アンテナ、１００…盗電検査装置、１０１…盗電検知部、２００…盗電機器、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３…スイッチ、Ｐ１、Ｐ２…端子

Claims

　（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおける盗電検査装置であって、
　前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を夫々制御する制御手段を備え、
　前記制御手段は、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御した後に、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御し、その後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御し、
　前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段を更に備える
　ことを特徴とする盗電検査装置。
　前記制御手段は、
　前記盗電検査が開始される際に、前記第２電流検出手段により検出された電流がゼロとみなすことのできる値となるタイミングで、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御し、
　前記盗電検査が開始される際、且つ前記第３スイッチ部が開放された後に、前記第１電流検出手段により検出された電流がゼロとみなすことのできる値となるタイミングで、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する
　ことを特徴とする請求項１に記載の盗電検査装置。
　前記制御手段は、前記盗電検査の終了時に、前記第２スイッチ部が開放されるように前記第２スイッチ部を制御した後に、前記第３スイッチ部が閉鎖されるように前記第３スイッチ部を制御し、その後、前記第１スイッチ部が閉鎖されるように前記第１スイッチ部を制御することを特徴とする請求項１に記載の盗電検査装置。
　前記判定手段は、前記第２スイッチ部が閉鎖された後の所定期間における前記第１電流検出手段により検出された電流に係る減衰の時定数に基づいて、盗電されているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の盗電検査装置。
　前記制御手段は、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する前に、前記送電部に供給される交流電力を低下するように、前記電力供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載の盗電検査装置。
　（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおける盗電検査方法であって、
　盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御する第１工程と、
　前記第１工程の後、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御する第２工程と、
　前記第２工程の後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御する第３工程と、
　前記第３工程の後、前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する第４工程と、
　を備えることを特徴とする盗電検査方法。
　（ｉ）二つの端子を有する送電部と、前記送電部に交流電力を供給する電力供給部と、前記二つの端子のうち一方の端子と前記電力供給部との間に配置された第１スイッチ部と、前記二つの端子間を短絡可能な第２スイッチ部と、前記送電部に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備える送電装置と、（ｉｉ）受電部と、受電制御回路と、前記受電部及び前記受電部制御回路間に配置された第３スイッチ部と、前記受電部及び前記受電制御回路間に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、を備える受電装置と、を備え、前記送電部及び前記受電部を介して非接触で電力授受を行う電力伝送システムにおけるコンピュータを、
　前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部及び前記第３スイッチ部を夫々制御する制御手段であって、盗電検査が開始される際に、前記第３スイッチ部が開放されるように前記第３スイッチ部を制御した後に、前記第１スイッチ部が開放されるように前記第１スイッチ部を制御し、その後、前記第２スイッチ部が閉鎖されるように前記第２スイッチ部を制御する制御手段と、
　前記盗電検査時に、前記第１電流検出手段により検出された電流に応じて、盗電されているか否かを判定する判定手段と、
　として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
　請求項７に記載のコンピュータプログラムを格納することを特徴とする記録媒体。